正渗透的机理

正渗透技术是一种新兴的利用渗透原理的膜分离技术,能自发进行,无需外加压力即可实现,为水资源和环境问题提供了低能耗、高效率的解决途径.近年来正渗透技术在国际上得到了广泛的重视,相关的研究正快速发展.文章详细总结了正渗透机理方面的研究进展,深入分析了正渗透的整个动力学过程,为正渗透膜的设计和制备与驱动溶质的选择和开发提供了理论基础.

静电位阻模型在纳滤膜跨膜电位解析中的应用

采用静电位阻模型对纳滤膜的跨膜电位进行了理论解析,考察了溶液体积通量密度、原料液浓度、阴阳离子扩散系数比、膜孔半径和膜体积电荷密度对KCl(1-1型电解质)和MgCl2(2-1型电解质)中的纳滤膜跨膜电位的影响.研究结果表明,随着通量密度的增大,KCl和MgCl2的跨膜电位线性程度增强;两种电解质的跨膜电位均随着原料液浓度和膜孔半径的增大而下降;在不同的考察范围内,阴阳离子扩散系数比对1-1型和2-1型电解质的跨膜电位的影响差别较大;KCl的跨膜电位随着膜体积电荷密度的变化关于零点呈现出对称性,而MgCl的跨膜电位零点则出现在膜体积电荷密度为负的条件下.

纳滤膜孔结构、荷电性质、分离机理及动电性质研究进展

纳滤膜拥有介于反渗透膜和超滤膜之间的截留分子量,同时对无机盐的截留率随着盐的种类和浓度而改变,广泛应用于各种水净化处理和产品精制分离过程.文章从纳滤膜孔结构和荷电性质、纳滤膜分离机理及其模型、纳滤膜动电性质等三个方面对纳滤膜分离技术20多年来的基础及应用研究进展进行回顾和总结,简要分析了今后纳滤膜分离技术的发展方向及趋势.

正渗透过程中水与溶质的传递现象

正渗透是一种利用渗透原理的新兴膜技术,近年来在国内外受到了广泛的关注。解析该过程中溶剂水的传递和驱动溶质的反向传递对其发展和应用至为关键。首先开展了两种膜的取向下,正渗透过程中的水通量和溶质反向摩尔通量的实验研究。当驱动溶液在膜分离层侧时,水通量更高,而溶质反向摩尔通量更低,表明水的传递对溶质的反向传递有限制作用。而后分别考察了不同的单一溶质和二元混合溶质作为驱动溶质时,水和溶质的传递现象。当单一中性溶质或电解质作为驱动溶质时,水通量和溶质反向摩尔通量均随驱动溶液浓度的升高而增大;在相同操作条件下,驱动溶质的扩散系数越小,溶质反向摩尔通量越小;中性溶质与电解质混合溶液为驱动溶液时,溶质分子之间存在耦合传递效应。

正渗透膜的非平衡热力学膜特征参数解析

基于非平衡热力学用3个独立的膜特征参数(纯水渗透系数,反射系数和溶质渗透系数)分析在水力学压力驱动和渗透压驱动膜过程中溶剂水和溶质的传递现象.为了考察这些膜特征参数在两种不同驱动力驱动的膜过程中的一致性,用不同的方法确定同一张正渗透膜分离层的膜特征参数.首先,通过几种中性溶质在水力学压力驱动膜过程中的截留率确定膜特征参数.其次,使用相同的中性溶质作为渗透压驱动膜过程中的驱动溶质,通过实验得到溶剂水的体积通量和溶质的摩尔通量,结合通量数据和非平衡热力学模型,再次得出这几种溶质的膜特征参数.结果表明,两种方法得到的膜特征参数一致性较好.这有助于进一步理解渗透压驱动膜过程中的传递现象,以及它与水力学压力驱动膜过程的差别.

海水淡化用反渗透膜材料与工程现状及展望

水处理、海水淡化、新能源汽车、氯碱、液晶显示、光伏发电、建筑等，对于广大民众来说并不陌生，但是，“膜”作为这些高显示度字眼背后的关键或重要材料，对于绝大多数民众来讲可能并不熟悉。

锂离子电池热模型研究进展

锂离子电池因其电压高、比容量大和循环寿命长的特点,是目前应用较为广泛的动力与储能电源。研究锂离子电池的温升规律等热特性,不仅有助于指导电池管理系统的设计与优化,还有助于改善和提升锂离子电池的热安全性。热模型能够全面、系统地捕捉锂离子电池在工作过程中的温度和其他热特性参数的动态变化,为解析生热、传热和热失控触发机制提供重要信息,是研究锂离子电池热特性的重要工具。本文根据研究目的、建模原理和应用场景,将锂离子电池热模型分为非耦合热模型、耦合热模型和热滥用模型,并对其基本理论和方法进行了分析归纳,最后对锂离子电池热模型的发展方向包括模型验证、模型参数获取、模拟工况等方面进行了展望。

解读纳滤:一种具有纳米尺度效应的分子分离操作

纳滤膜是20世纪80年代末期发展起来的一种广泛用于液体分离的新型分离膜。早期研究中,先后提出的基于筛分效应的细孔模型,基于静电效应的电荷模型,以及同时考虑上述两种效应的静电位阻模型和道南位阻模型等为人们更好地理解纳滤膜分离机理和指导纳滤膜过程应用发挥了十分重要的作用。然而由于这些具有"疏松型反渗透膜"特点的纳滤膜没有相应的膜性能预测评价软件,使得针对具体应用过程的纳滤膜的大规模标准化应用受到了一定的制约。为此,结合上述模型,根据一些特定实验拟合确定混合盐体系同号离子间的竞争作用和异号离子间的调节作用,提出了一个适于混合盐体系的纳滤膜分离性能评价模型,促进了纳滤膜技术在水处理过程的大规模推广。最近,根据纳滤膜对离子选择性分离性能及其伴随的动电性质的细致而深入的实验研究,发现仅考虑筛分效应和静电效应并不能完全合理地解释纳滤膜的分离性能,且在动电性质的解析上也存在一定缺陷,进而对纳滤膜纳米级孔径引起的特殊效应和溶液体系中复杂相互作用引起的荷电性质变化有了更为深刻的认识和理解,提出并定量分析了离子透过纳滤膜时存在的介电排斥效应。

锂硫电池的概况及其电极材料的研究进展

锂硫电池具有高能量密度、低成本、环保等特点，其潜在的应用前景十分广泛。解析了锂硫电池独特的工作原理，提出了导致锂硫电池难以商业化的重要原因，总结了锂硫电池由于活性物质体积膨胀、穿梭效应和锂枝晶等带来的主要技术难点。针对上述问题，重点综述和分析了国内外研究人员在电极材料方向进行锂硫电池性能改进的研究进展。目前，锂硫电池正极材料的研究热点在载硫体／硫复合材料和正极结构的改进，在实验室环境下，锂硫电池的能量密度和循环寿命都得到了显著提升。锂负极保护主要通过表面钝化的方法实现，而采用锂合金、锂嵌入脱出型材料或预嵌锂材料替代纯锂作为负极，也是提升电池性能的重要手段。此外，本文提出了深入发展锂硫电池的建议，重点需要进一步攻克技术难点，并从全电池系统加大研发力度，还要与企业结合共同推动锂硫电池的商业化进程。